Patent DE-202019001609-U1 (DE)
Title: Vorrichtung zum Trocknen und Reinigen von Wasserstoff enthaltenden Gasen
IPC: C01B3/58
Filed: 2019-04-09
Abstract: Vorrichtung zum Trocknen und Reinigen von Wasserstoff enthaltenden Gasen, die bei der elektrolytischen Wasserspaltung in Form eines sauerstoffreichen Gases (A) und eines wasserstoffreichen Gases (B) anfallen, welche Reste des jeweils anderen abgetrennten Gases enthalten, mit einer an die Stromleitung (57) angeschlossenen Einspeiseleitung (19) zur Versorgung aller Verbraucher der Vorrichtung mit Strom, einer Abführleitung (2) für das sauerstoffreiche Gas (A) in die Atmosphäre oder zum Verbraucher und einer Zuführleitung (3) für das wasserstoffreiche Gas (B), mit einem Erhitzer (4) zum Erwärmen des wasserstoffreichen Gases (B), einem Reaktor (5) zur Umsetzung von Restsauerstoff und Wasserstoff unter Bildung von Wasser an einem Katalysator zu einem heißen Prozessgas (C), mindestens zwei mit Adsorptionsmittel befüllte Adsorber (9,10), die über Verbindungsleitungen (31,32;37,38) und Schaltventile (33,34,35,36;39,40,41,42) bei Überdruck in den Adsorptions- und Regenerationszustand und umgekehrt über eine Steuereinheit (15) umschaltbar angeordnet sind und die zwei voneinander unabhängige Adsorptionskreise (AK, RK) bilden, wobei die Adsorber (9,10) mit dem Reaktor (5) über eine Prozessgasleitung (18) in Verbindung stehen, die das Prozessgas (C) zur Adsorption des Wassers in die Adsorber (9,10) leitet, und die Adsorber (9,10) über einen Filter (11) und eine kopfseitige, mit einem Schaltventil (58) absperrbare Reingasleitung (25) zur Ableitung des getrockneten Prozessgases als hochreines Reingas (D) zum Verbraucher verbunden sind, und die Adsorber (9,10) kopfseitig mit einer von der Reingasleitung (25) nach dem Filter (11) abzweigenden Regenerationsgasleitung (24) zum Entnehmen einer Teilmenge (T R ) des Reingases (D) als Regenerationsgas (E) in einen Regenerationsgaserhitzer und fußseitig mit einer Desorptionsgasleitung (30) zum Ableiten des mit Wasser beladenen Desorptionsgases (F) entgegen der Stromrichtung des Prozessgases (C) des auf Adsorption geschalteten Adsorbers (9,10) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (3) in eine Hauptleitung (3a) zum Zuführen einer Hauptmenge (H M ) an wasserstoffreichem Gas (B) in den Reaktor (5) und in eine, von einer Abzweigleitung (16) für eine Teilmenge (T S ) an sauerstoffreichem Gas (A) einbindende Nebenleitung (3b) zum Zuführen einer mit der Teilmenge (T S ) an sauerstoffreichem Gas (A) angereicherten Nebenmenge (T L ) an wasserstoffreichem Gas (B) in einen Nebenreaktor (5a) zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Wärmeträgergases (C1) aufgeteilt ist, wobei in der Regenerationsgasleitung (24) als Regenerationsgaserhitzer ein Gas-Gas-Wärmeaustauscher (13) vorgesehen ist, dem ein Wärmespeicher (14) zugeordnet ist, welcher durch die Reaktionswärme aus der Umsetzung von Sauerstoff und Wasserstoff im Nebenreaktor (5a) aus der mit der Teilmenge (T S ) an sauerstoffreichem Gas (A) angereicherten Nebenmenge (T L ) an wasserstoffreichem Gas (B) gespeist ist und das den Nebenreaktor (5a) verlassende Wärmeträgergas (C1) im Wärmespeicher (14) auf eine Temperatur oberhalb der Desorptionstemperatur erhitzt, und dass an die Regenerationsgasleitung (24) in Strömungsrichtung vor dem Gas-Gas-Wärmetauscher (13) ein Gas-Booster (12) mit Frequenzumrichter zum Ansaugen der Teilmenge (T R ) des Reingases (D) und ein Durchflusstransmitter (26) mit integriertem Durchflussrechner zum Ermitteln eines aktuellen Drehzahlwertes als Ist-Wert oder eines Drehzahlwertes als Festwert für den Volumendurchfluss an Regenerationsgas angeschlossen ist, wobei der Durchflusstransmitter (26) mit dem Frequenzumrichter und der Steuereinheit (15) in Verbindung steht, die bei Fortfall der Stromversorgung alle stromverbrauchenden Aggregate, insbesondere Gas-Booster (12), Steuereinheit (15), Schaltventile (33 bis 36; 39 bis 42; 46; 47; 52; 55; 58), Regelventile (17, 27) und Pumpe (8), über die Stromleitung (57) auf eine interne/externe Stromquelle (49) zur temporären Elektroenergieversorgung umschaltet, wobei der Gas-Booster (12) eine Kreislauf-Saugströmung des aus bei Abschaltung der Stromversorgung vorhandenen, aus dem Restgas (G) an den Adsorbern (9, 10) gebildeten Reingases (D) und Desorptionsgases (E) bis zum ordnungsgemäßen Abschluss der Regeneration in einem Strömungskanal (K) aufrechterhält, der aus der zum Verbraucher gesperrten, aber zur Regenerationsgasleitung (24) offen gehaltenen Reingasleitung (25), den Gasleitungen (3a, 3b, 18, 22, 23, 24, 25, 30, 31, 32, 37, 38 und 45), dem Reaktor (5), dem Nebenreaktor (5a), dem Wärmespeicher (14), dem Gas-Gas-Wärmetauscher (13) und den Adsorbern (9,10) gebildet ist.